回收綠報報#11|用液晶螢幕的「玻璃」來解決工業重金屬廢水?工研院做到了!
攝/游伊甄
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以往,每年廢棄的幾千噸液晶面板,只能以掩埋去化。現在,有了工研院所開發的「廢液晶面板再利用處理系統」,可以做到液晶、金屬銦、玻璃通通分離,並且再利用,創造最大的經濟效益,並且把危害環境的可能性降到最低。

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臺灣在105年總共生產2.3億片的大尺寸液晶面板,以製程良率達98%估算,不良品產出量大約470萬片,換算重量大約有4,700公噸(以32吋液晶面板平均重1公斤來換算),其中面板玻璃占90%以上。

以往,每年廢棄的幾千噸液晶面板,只能以掩埋去化。現在,有了工研院所開發的「廢液晶面板再利用處理系統」,可以做到液晶、金屬銦、玻璃通通分離,並且再利用,創造最大的經濟效益,並且把危害環境的可能性降到最低。

「奈米孔洞吸附材料」怎麼抓住重金屬?

液晶面板玻璃是無鹼玻璃,具有高度耐酸、耐化的特性,工研院運用已獲得專利的奈米改質技術,進行骨架結構重置並創造多孔性,把它轉化成為佈滿奈米孔洞並具有高比表面積的多孔性重金屬吸附材料──「奈米孔洞吸附材料」。

工研院材化所呂健瑋研究員說明這項全球首創的技術。這項材料能夠吸附重金屬的原理有以下三項:

1.利用奈米改質技術在面板玻璃中創造奈米孔洞,讓重金屬離子可穿梭其中,來增加吸附效能。
2.面板玻璃含有多種多價金屬,經過改質之後,表面會形成不對稱電荷點,可做為離子交換的位置。
3.保有玻璃耐化性且具高比表面積,對於金屬離子具備良好的吸附能力。

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圖說:工研院「廢液晶面板再利用處理系統」,可成功將液晶、金屬銦和玻璃分離,並且開發出高值化的再利用。攝/游伊甄
可重複利用、無二次污染

原有的重金屬廢水處理方法,像是化學混凝沉降法,過程中需要添加混凝劑,不僅成本較高,還會產生重金屬污泥,有二次污染的風險。

工研院所開發的「玻璃奈米孔洞吸附材料」可以重複使用超過20次,整體成本是既有技術的1/3,不需任何前置處理作業,也不會產生重金屬污泥。可望徹底解決重金屬廢水和土地污染問題。

工研院和國內電鍍業者合作,在廠內設置噸級的吸附處理系統,將製程中產生的重金屬廢水直接導入系統處理。

呂健瑋研究員指出:「經過處理後的廢水可以回用於製程,或是直接放流。目前在彰濱工業區的噸級設備,經追蹤檢驗證實,都能達到放流水標準。目前測試過含銅、鉻、鎳、鋅的廢水,都有相當不錯的效果,後續將會推廣到相關業者。」

呂研究員進一步說明:「就像穿衣服一樣,被吸附的重金屬,可以透過脫附程序自吸附材料上脫除。經過反覆吸附和脫附的流程,濃縮後的重金屬可以達到百分比的濃度,即可進行重新煉製重複使用。」

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圖說:工研院和彰濱工業區的電鍍業者合作,所設置的噸級重金屬廢水吸附處理系統。圖/工研院提供
新材料,無限可能

工研院材化所洪煥毅副組長指出,工業區有9成以上的廢水都屬於單一重金屬排放,評估應採取源頭管制,在重金屬廢水混合前先進行吸附處理,故吸附後所獲得的是單一種重金屬元素,有利於後續循環使用。

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圖說:奈米孔洞吸附材料原本看起來是白色,吸附不同金屬後,會顯示為不同顏色,可以重複利用超過20次。攝/游伊甄

針對剩下1成的混合型的重金屬廢水,目前開發出另一項技術是選擇性的吸附,例如第一道吸附銅、第二道吸附鎳。未來可望大量量產,應用在產業端。在其他方面,還可以應用於鉛蓄電池的回收處理製程中含鉛硫酸的處理;汞的吸附;汙染農地整治等等。

這項新材料擁有許多地可能性,讓我們一起期待,未來工研院的研究團隊持續開發與應用。

參考資料

  • 工研院「玻璃奈米孔洞吸附材料」:https://goo.gl/mwmg8R
  • 「工業材料雜誌」367期〈廢液晶面板玻璃創新再利用—玻璃奈米孔洞吸附材料〉作者:呂健瑋、洪煥毅 / 工研院材化所:https://goo.gl/7uFYTY

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